聚丙烯腈纳米纤维/壳聚糖复合正渗透膜的结构设计
发布时间:2020-12-27 00:45
正渗透是一项极有潜力的膜分离技术,它具有能源消耗低、分离效率高且分离范围广、膜污染趋势低以及产水率高等优越的性能,因而在海水淡化、食品浓缩、工业废水处理、发电、药物控制释放等工业实用领域有着广阔的发展空间。而纳米纤维膜由于其内部联通的孔结构、较低的弯曲度和较大的孔隙率,这些结构特性极其适合作为正渗透膜的支撑层,人们通过实验用纳米纤维膜为支撑层所制备的正渗透膜普遍获得了很低的结构系数和较高的水通量。为了解决纳米纤维膜机械性能差表面粗糙度高等问题,本课题探究了一系列的方案对聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜进行表面改性和结构设计,首先对PAN纳米纤维膜进行表面亲水改性,随后在纳米纤维膜的基础上组装一层壳聚糖(CS)过渡层,并对所得到的膜进行了一系列的测试和表征。通过对所制备的疏水性纳米纤维膜进行表面改性以及工艺参数的调整,我们发现,当水解时间为30min时,水解反应主要发生在纤维的表层,纳米纤维膜机械性能基本维持在原来的水平,且纤维表面已经基本达到完全水解,纳米纤维膜表面的接触角从95°下降到11°,而拉伸断裂强度仅从7.5MPa下降到6.4MPa。实现了在基本不损失机械性能的条件下完成了纳米纤...
【文章来源】:天津工业大学天津市
【文章页数】:66 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
图2-1实验用正滲透装置系统结构示意图??
在阴凉处静止脱泡12小时后用注射器吸取10ml,然后开始准备静电纺丝。??3.2.2静电纺丝??图3-1即为所用的静电纺丝试验装置结构图,纺丝系统主要由注射器、金属??针头、接收滚筒、推进装置和高压装置几部分组成。高压装置的正极连接针头,??负极连接接收滚筒,注射器的推进速度由推进装置控制。启动推进装置和高压装??置后,推进装置以1.5ml/h的速度推动注射器,缓慢地将纺丝液通过针头挤出,??被挤出的纺丝液在高压电场的作用下分散成纺锤状的纤维丝朿,同时纺丝液中的??溶剂迅速挥发,聚合物在电场的牵伸作用下形成纳米纤维并由另一侧旋转的滚筒??接收形成致密的均匀的纳米纤维网。??接收滚筒??雌??P???v?????腿装置?高压电源??图3-丨实验用静电纺丝装置结构示意图??在纺丝过程中,金属针头和接收装置之间的距离为15cm,所用的电压为??20kV。所有纺丝过程均在25°C、相对湿度30%的密闭环境中进行。纺丝结束后,??将所纺的纳米纤维膜置于60°C的真空烘箱内
一a,mn配制成lmol/L的NaOH水溶液。将配好的NaOH溶液装在1L的玻璃烧杯中在??水浴锅中加热至55°C后放入干燥的PAN纳米纤维膜恒温加热,在PAN分子上接??枝含氧官能团,使原本疏水的PAN纳米纤维膜具有较好的亲水性,从而可以更??好的与壳聚糖铸膜液相浸润。将PAN纳米纤维膜分成三组经过不同的热处理时?.??间,加热处理时间分别为lOmin、30mir|、60min,将水解之'后的纳米纤维膜用去??离子水清洗,直到膜表面呈中性,并在阴凉通风处晾干以备实验测试使用。??3.3?PAN纳米纤维膜的性能表征??图3-2给出了静电纺丝所制备的PAN纳米纤维膜的表面形貌图以及直径分??布图。图3-2A为纳米纤维膜表面的SEM形貌图,从图中可看出,通过静电纺??丝法成功的制备了连续、均匀且无序分布的纳米纤维膜。图3-2B为纳米纤维膜??的直径分布图,获得方法是通过Image.丨软件随机选取100处不同的位置量取纤??维直径并统计数据。从图中可看出纳米纤维的直径主要分布在180iim?240nm的??范围内,经计算得到纳米纤维的平均直径为230nm。???—??
【参考文献】:
期刊论文
[1]正渗透应急水袋膜材料制备[J]. 李春霞,赵宝龙,宋健峰,李雪梅,何涛. 科技导报. 2015(14)
[2]纳米纤维制备及其应用研究[J]. 陈观福寿. 新材料产业. 2011(04)
[3]静电纺丝纳米纤维薄膜的应用进展[J]. 李蒙蒙,朱瑛,仰大勇,蒋兴宇,马宏伟. 高分子通报. 2010(09)
[4]静电纺丝工艺与装置的研究进展[J]. 薛花,熊杰,李妮,刘冠峰. 现代纺织技术. 2010(02)
[5]静电纺丝工艺参数对纤维直径影响的研究:实验及数值模拟[J]. 肖婉红,曾泳春. 东华大学学报(自然科学版). 2009(06)
[6]不同分子量壳聚糖膜性质的研究[J]. 姚子昂,韩宝芹,刘万顺,王文正,玄龙德. 中国生物医学工程学报. 2002(03)
本文编号:2940763
【文章来源】:天津工业大学天津市
【文章页数】:66 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
图2-1实验用正滲透装置系统结构示意图??
在阴凉处静止脱泡12小时后用注射器吸取10ml,然后开始准备静电纺丝。??3.2.2静电纺丝??图3-1即为所用的静电纺丝试验装置结构图,纺丝系统主要由注射器、金属??针头、接收滚筒、推进装置和高压装置几部分组成。高压装置的正极连接针头,??负极连接接收滚筒,注射器的推进速度由推进装置控制。启动推进装置和高压装??置后,推进装置以1.5ml/h的速度推动注射器,缓慢地将纺丝液通过针头挤出,??被挤出的纺丝液在高压电场的作用下分散成纺锤状的纤维丝朿,同时纺丝液中的??溶剂迅速挥发,聚合物在电场的牵伸作用下形成纳米纤维并由另一侧旋转的滚筒??接收形成致密的均匀的纳米纤维网。??接收滚筒??雌??P???v?????腿装置?高压电源??图3-丨实验用静电纺丝装置结构示意图??在纺丝过程中,金属针头和接收装置之间的距离为15cm,所用的电压为??20kV。所有纺丝过程均在25°C、相对湿度30%的密闭环境中进行。纺丝结束后,??将所纺的纳米纤维膜置于60°C的真空烘箱内
一a,mn配制成lmol/L的NaOH水溶液。将配好的NaOH溶液装在1L的玻璃烧杯中在??水浴锅中加热至55°C后放入干燥的PAN纳米纤维膜恒温加热,在PAN分子上接??枝含氧官能团,使原本疏水的PAN纳米纤维膜具有较好的亲水性,从而可以更??好的与壳聚糖铸膜液相浸润。将PAN纳米纤维膜分成三组经过不同的热处理时?.??间,加热处理时间分别为lOmin、30mir|、60min,将水解之'后的纳米纤维膜用去??离子水清洗,直到膜表面呈中性,并在阴凉通风处晾干以备实验测试使用。??3.3?PAN纳米纤维膜的性能表征??图3-2给出了静电纺丝所制备的PAN纳米纤维膜的表面形貌图以及直径分??布图。图3-2A为纳米纤维膜表面的SEM形貌图,从图中可看出,通过静电纺??丝法成功的制备了连续、均匀且无序分布的纳米纤维膜。图3-2B为纳米纤维膜??的直径分布图,获得方法是通过Image.丨软件随机选取100处不同的位置量取纤??维直径并统计数据。从图中可看出纳米纤维的直径主要分布在180iim?240nm的??范围内,经计算得到纳米纤维的平均直径为230nm。???—??
【参考文献】:
期刊论文
[1]正渗透应急水袋膜材料制备[J]. 李春霞,赵宝龙,宋健峰,李雪梅,何涛. 科技导报. 2015(14)
[2]纳米纤维制备及其应用研究[J]. 陈观福寿. 新材料产业. 2011(04)
[3]静电纺丝纳米纤维薄膜的应用进展[J]. 李蒙蒙,朱瑛,仰大勇,蒋兴宇,马宏伟. 高分子通报. 2010(09)
[4]静电纺丝工艺与装置的研究进展[J]. 薛花,熊杰,李妮,刘冠峰. 现代纺织技术. 2010(02)
[5]静电纺丝工艺参数对纤维直径影响的研究:实验及数值模拟[J]. 肖婉红,曾泳春. 东华大学学报(自然科学版). 2009(06)
[6]不同分子量壳聚糖膜性质的研究[J]. 姚子昂,韩宝芹,刘万顺,王文正,玄龙德. 中国生物医学工程学报. 2002(03)
本文编号:2940763
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